Aprila 2016 je ruski milijarder Jurij Milner napovedal ustvarjanje filma Breakthrough Starshot. Namen Starshot je bil v okviru njegove neprofitne znanstvene organizacije ("Breakthrough Initiatives") zasnovati nanocraft, ki bi lahko dosegel najbližji zvezdni sistem - Alpha Centauri (aka. Rigel Kentaurus).
Znanstveniki in inženirji, ki stojijo za konceptom Starshot, so se že od ustanovitve trudili reševati izzive, s katerimi se bo soočila takšna misija. Podobno je bilo v znanstveni skupnosti veliko ljudi, ki so tudi podali predloge, kako bi tak koncept lahko deloval. Najnovejše prihaja z inštituta Max Planck za raziskave sončnega sistema, kjer sta dva raziskovalca iznašla nov način upočasnjevanja plovila, ko doseže cilj.
Koncept Starshot za ponovni zajetje vključuje majhen nanoplavt v gramih, ki ga vleče lahka ladja. Z uporabo zemeljskega laserskega niza bi to svetlobno jed pospešili do hitrosti približno 60.000 km / s (37.282 mps) - ali 20% hitrosti svetlobe. S to hitrostjo bi lahko nanocraft dosegel najbližji zvezdni sistem do našega - Alpha Centauri, ki je oddaljen 4,37 svetlobnih let - v samo 20 letih.
Seveda to predstavlja številne tehnične izzive, ki vključujejo možnost trka z medzvezdnim prahom, pravilno obliko svetlobnega jadra in čisto energijsko potrebo za napajanje laserskega niza. Prav tako pomembna je ideja, kako bi se takšna plovila upočasnila, ko bi dosegla cilj. Če na drugem koncu laserji ne bi uporabili lomljive energije, kako bi se plovilo dovolj upočasnilo, da bi lahko začeli preučevati sistem?
Prav to vprašanje sta se v svoji študiji odločila René Heller in Michael Hippke: »upočasnitev visokozvezdnega medzvezdnega fotona zapluje v vezane orbite pri Alpha Centauri«. Heller je astrofizik, ki trenutno pomaga ESA pri pripravah na prihajajočo misijo PLAnetarni tranziti in oscilacije zvezd (PLATO) - lovec na eksoplanete, ki je nameščen kot del njihovega programa Cosmic Vision.
Ob pomoči IT strokovnjaka Michaela Hippkeja sta dva razmišljala, kaj bi bilo potrebno za medzvezdno misijo, da bi dosegla Alfo Centauri, in zagotovila dobre znanstvene donose ob prihodu. To bi zahtevalo izvajanje zavornih manevrov, ko je prispelo, da vesoljsko plovilo ne bi prekrivalo sistema niti na trenutek. Kot navajajo v svoji študiji:
"Čeprav bi lahko takšna medzvezdalna sonda dosegla Proximo 20 let po lansiranju, bi brez pogonskega sredstva, da bi jo upočasnil, sistem zapeljal v nekaj urah. Tukaj prikazujemo, kako se lahko zvezdni tronski fotonski tlaki zvezdnega trojčka Alpha Cen A, B in C (Proxima) uporabljajo skupaj z gravitacijo, ki pomaga upočasniti dohodna sončna jadra z Zemlje. "
Zaradi svojih izračunov sta Heller in Hippke ocenila, da bo plovilo tehtalo manj kot 100 gramov (3,5 unče) in bo na plovilu v velikosti 100.000 m² (1.076.391 kvadratnih čevljev) postavljeno na površino. Ko so te končane, jih je Hippke prilagodil v vrsto računalniških simulacij. Na podlagi svojih rezultatov so predlagali povsem nov koncept misije, ki v celoti ne odpravi potrebe po laserjih.
Njihov revidirani koncept je v bistvu zahteval plovilo Avtonomno aktivno jadro (AAS), ki bi zagotovilo lastno pogon in zaustavitev. To plovilo bi jadralo, ko je v osončju, in sončni veter uporablja sonce, da bi ga pospešilo do velikih hitrosti. Ko doseže sistem Alpha Centauri, bo preusmeril svoje jadro, tako da bi sevanje sevanja iz Alpha Centauri A in B povzročilo njegovo upočasnitev.
Dodaten bonus tega predlaganega manevra je, da bi plovilo, ko je bilo upočasnjeno do te mere, da bi lahko učinkovito raziskovalo sistem Alpha Centauri, nato uporabilo gravitacijsko pomoč teh zvezd, da bi se preusmerilo proti Proximi Centauri. Ko je tam, bi lahko izvedel prvo natančno raziskovanje Proxime b - najbližjega eksoplaneta Zemlji - in ugotovil, kakšne so njene atmosferske in površinske razmere.
Ker je Evropski južni observatorij avgusta 2016 prvič napovedal obstoj tega planeta, se je veliko ugibalo, ali bi ga bilo mogoče bivati ali ne. Če bi imeli misijo, ki bi jo lahko preučila, da preveri, ali so na površini označevalci luči - živahna atmosfera, magnetosfera in tekoča voda - bi to razpravo gotovo rešili.
Kot je Heller pojasnil v sporočilu za javnost iz inštituta Max Planck, ta koncept predstavlja kar nekaj prednosti, vendar je njegov delež odpravkov - ne nazadnje je to čas, ki bi ga potrebovali, da bi prišli do Alpha Centauri. "Naš novi koncept misije bi lahko prinesel velik znanstveni donos, vendar bi ga prejeli le vnuki naših vnukov," je dejal. "Po drugi strani Starshot deluje v časovnem obdobju desetletij in ga lahko uresničimo v eni generaciji. Tako smo morda opredelili dolgoročni koncept spremljanja za Starshot. "
Trenutno se Heller in Hippke pogovarjata o svojem konceptu z Breakthrough Starshotom, da bi videli, ali bi bil izvedljiv. Posameznik, ki je pregledal njihovo delo, je profesor Avi Loeb, Frank B. Baird mlajši, profesor znanosti na univerzi Harvard, in predsednik svetovalnega odbora Fundacije za preboj. Kot je po elektronski pošti povedal Space Magazine, je koncept, ki sta ga navedla Heller in Hippke, vreden premisleka, vendar ima svoje omejitve:
"Če je možno upočasniti vesoljsko plovilo z zvezdno svetlobo (in gravitacijsko pomočjo), potem ga je mogoče najprej izvesti tudi z istimi silami ... Če je tako, zakaj je nedavno napovedan projekt Breakthrough Starshot z laserjem in ne sončna svetloba za pogon našega vesoljskega plovila? Odgovor je, da naš predvideni laserski niz lahko potisne jadro z energijskim tokom, ki je milijon-krat večji od lokalnega sončnega toka.
"Pri uporabi zvezda, da dosežemo relativistične hitrosti, moramo uporabiti izjemno tanko jadro. V novem prispevku Heller in Hippke obravnavata primer miligrama namesto jadra v gramih. Za jadro s površino deset kvadratnih metrov (kot je predvideno v naši študiji koncepta Starshot) mora biti debelina njihovega jadra le nekaj atomov. Takšna površina je na velikosti tanjša od valovne dolžine svetlobe, ki jo želi odsevati, in tako bi bila njena odbojnost nizka. Zdi se, da se teža ne bi zmanjšala za toliko vrst velikosti, vendar ohranila togost in odbojnost materiala za jadra.
"Glavna omejitev pri definiranju koncepta Starshot je bil obisk Alpha Centauri v času našega življenja. Podaljšanje časa potovanja po človekovi življenjski dobi, kot je predstavljeno v tem prispevku, bi bilo manj privlačno za vpletene ljudi. Ne pozabite tudi, da mora jadro spremljati elektronika, ki bo znatno povečala njegovo težo. "
Skratka, če čas ni dejavnik, lahko predvidevamo, da lahko pri naših prvih poskusih doseganja drugega osončja resnično pride do AAS, ki ga poganja in upočasnjuje sončni veter. Če pa smo pripravljeni čakati stoletja, da se takšna misija zaključi, bomo morda razmislili tudi o pošiljanju raket z običajnimi motorji (morda celo posadkami) v Alpha Centauri.
Ampak, če nameravamo tja priti v okviru lastne življenjske dobe, bo potem pot do jadra z laserskim pogonom ali kaj podobnega. Človeštvo je več kot pol stoletja raziskovalo, kaj je na našem dvorišču, in nekateri smo nestrpni, da bi videli, kaj je soseda!
